汽车线控技术

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1、线控技术概述张竹林主要内容应用背景典型线控系统线控转向系统线控制动系统线控悬架系统线控油门线控离合线控系统的关键技术总结1汽车线控技术的应用背景线控技术（X-by-Wire）源于飞机控制系统，飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统（Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过电信号网络传输到攻率放大再推动执行机构。图1线控系统的组成框图其实质就是在需要有机构动作的地方不是应用液压系统来传递操纵动作，而是利用弱电信号再控制强电执行机构来完成。线控（电控

2、）系统中弱电信号早期用模拟信号较多，目前多用数字信号。线控技术就可理解为电控方式。这里的“X”代表着汽车中传统上由机械或液压控制的各个功能部件，如：制动、转向、悬架、油门、离合器、门锁等。典型的有线控转向（Steer-by-Wire）、线控制动（Brake-by-Wire）等。采用线控技术，可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，可以减少杠杆、轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本，相应也提高了可靠性和安全性。由于电线走向布置的灵活性，因此汽车操纵部件的布置也具有灵活性，扩大了汽车设计的自由空间。目前所有大型汽车制造商都在开发线控系统雏形及其产品。美国TR

3、W公司开发的线控驾驶系统使得燃油经济性上升5％；DELPHI汽车在电子转向系统中也作了类似改进；BOSCH、VALEO公司和其他一些设备制造商已开发或正在开发线控技术和产品；HONDA在新一代雅阁V6轿车上采用线控油门技术。德国大众也有线控的概念车。美国通用公司在2003年研制的HY-WIRE概念车和2005年研制的Sequel概念车上都采用了线控转向和线控制动技术。下为通用的HY-WIRE概念车，它采用氢动力和线传控制，通过电机驱动实现汽车的启动、转向和制动等，是全新的一种概念车。下为它的车内乘坐舱的照片。图1通用公司的HY-WIRE概念车线控技术的应用背景线控技术的

4、应用背景线控技术得以逐渐在汽车上普遍应用的技术背景：微电子器件的成本降低、可靠性提高，如单片机，DSP等；电力电子装置的功能增强、成本降低，可靠性提高，如执行步进电机，伺服电机，传感器等等。随着汽车电子化的不断深入，线控技术将在汽车上得到普遍应用，笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行元件所代替，汽车传统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根本性的变革。目前几乎所以汽车上要操纵控制动作的地方都可以用电（线）控，下介绍汽车线控技术的几个具体应用。线控转向系统Steer-by-Wire常规转向系线控转向系统取消了传统的机械式转向装置，转向器与转向柱间无

5、机械连接。整个系统主要由转向盘位置传感器、力反馈电动机、转向执行机构、转向ECU、轮胎角度传感器、环境传感器组成，结构如图3所示。图3线控转向系统原理图线控转向系统线控转向系统在汽车中的布置线控转向系统线控转向系统由方向盘总成、控制器（ECU）和转向执行总成3部分以及自动防故障系统、电源等辅助系统组成。方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、方向盘回正力矩电机等，具功能主要是将驾驶员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数字信号，传递给控制器；同时接收控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。控制器对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状

6、态，向方向盘回正力矩电机和转向执行电机发送指令。保证各种工况下都具有理想的车辆响应。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机等。它接受控制器的命令，由转向执行电机控制转向车轮转角，实现驾驶员的转向意图。自动防故障系统是线控转向系的重要模块，它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以保证汽车的安全性能。汽车线控转向的优势在于：提高了整车设计自由度，便于操控系统布置。例如没有了机械连接，可以很容易把左舵驾驶换为右舵驾驶。转动效率高，响应时间短。控制单元接收各种数据，可以在

7、瞬时转向条件下，立刻提供转向动力，转动车轮。改善驾驶特性，增强操纵性。基于车速、牵引力控制以及其它相关参数基础上的转向比率（转向盘转角和车轮转角的比值）不断变化。低速行驶时，转向比率低，可以减少转弯或停车时转向盘转动的角度；高速行驶时，转向比率变大，能够获得更好的直线行驶条件。取消转向柱、转向器后，有利于提高汽车碰撞安全性和整车主动安全性。5.有利于整合底盘技术目前越来越多的主动安全控制系统投入车辆的应用。如DYC、ESP等是通过对车轮纵向力进行控制，以补偿由车辆横向加速度或横摆角速度变化引起的行驶方向失控和车身姿态不稳，增加车辆道路保持